(57)【要約】【課題】発振波長線幅を拡大してビームの干渉性を低下させるようにしたレーザ共振器を提供する。【解決手段】レーザ媒質１を励起することによりレーザ光を出射させ、出射したレーザ光を全反射鏡２及び出力鏡３により共振、増幅させて出力鏡３から出力し得るようにしたレーザ共振器であって、全反射鏡２と出力鏡３との間には、出射されたレーザ光のゲインプロファイルにおける発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制すると共にゲインプロファイルにおける裾野部分での発振が生じるよう、エタロン４を設ける。【選択図】        図１
2005019803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質を励起することによりレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光を全反射鏡及び出力鏡により共振、増幅させて出力鏡から出力し得るようにしたレーザ共振器であって、前記全反射鏡と出力鏡との間には、出射されたレーザ光のゲインプロファイルにおける発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制すると共にゲインプロファイルにおける裾野部分での発振が生じるよう、波長選択素子を設けたことを特徴とするレーザ共振器。
【請求項２】
波長選択素子の両面に形成された反射面の間隔ｄは、波長選択素子の周波数に対する透過率特性の周期ＦＳＲをアプリケーション側から要求されるレーザ光の目標発振線幅と同じか若干大きめに設定し、ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｄ（ここで、ｃは光速、ｎは波長選択素子の反射面間の屈折率）により決定する請求項１に記載のレーザ共振器。
【請求項３】
レーザ媒質を励起することによりレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光を全反射鏡及び出力鏡により共振、増幅させて出力鏡から出力し得るようにしたレーザ共振器であって、前記全反射鏡の前記レーザ媒質側に所定の間隔を置いて部分反射鏡を設けることにより、出射されたレーザ光のゲインプロファイルにおける発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制すると共にゲインプロファイルにおける裾野部分での発振が生じるよう、波長選択素子を構成したことを特徴とするレーザ共振器。
【請求項４】
波長選択素子を形成する部分反射鏡と全反射鏡の反射面の間隔ｄは、波長選択素子の周波数に対する透過率特性ＦＳＲをアプリケーション側から要求されるレーザ光の目標発振線幅と同じか若干大きめに設定し、ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｄ（ここで、ｃは光速、ｎは波長選択素子の部分反射鏡と全反射鏡との間の屈折率）により決定する請求項３記載のレーザ共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基本的なレーザ共振器はレーザ媒質と全反射鏡、部分反射鏡によって構成されており、複数の波長で同時に発振する。この発振されたレーザ光の多重スペクトル放射の状態は図３に示されており、図中、１１は発振波長、１２はゲインプロファイル（利得特性）、Ｗ１は発振波長線幅である。なお、発振波長線幅Ｗ１は、発振スペクトルの半値（全値Ｈの半分＝Ｈ／２）で定義される。
【０００３】
ところで、レーザ共振器にレーザ光の特定の波長を透過する波長選択素子としてエタロンを組込んだ先行技術文献情報としては、特許文献１がある。しかし、特許文献１は、エタロンを組込むことにより、単一波長発振を行うようにしたもので、本件発明のように、ゲインプロファイル１２のピーク近傍部分で透過率を低くすると共にゲインプロファイル１２の裾野部で透過率を高くするために、エタロンを設け、発振波長線幅を広げて干渉性を低下させるようにしたものとは全く異なる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１２９３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ共振器の図３に示す発振波長線幅Ｗ１は、出力されるレーザ光の波長制御を行わない場合には、レーザ媒質のゲインプロファイル（利得特性）１２によって決定される。一般的には、ゲインプロファイル幅が広いレーザ媒質を用いたレーザ光では、発振波長線幅Ｗ１は広くなり、ゲインプロファイル幅が狭いレーザ媒質を用いたレーザ光では、発振波長線幅Ｗ１は狭くなる。
【０００６】
ところで、干渉性の高いレーザ光では、光学素子端面等による反射光との相互作用により、ビームの空間プロファイルに干渉縞が発生する。一方、レーザ装置の用途によっては、レーザ光を均一に照射したいという要求があり、この場合には、干渉縞（干渉性）が問題となる。ビームの干渉性を低下させるためには、発振波長線幅を拡大して干渉性（コヒーレント長）を低下させる必要があるが、従来技術では斯かる手段は存在しない。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、発振波長線幅を拡大してビームの干渉性を低下させるようにしたレーザ共振器を提供することを目的としてなしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のレーザ共振器は、レーザ媒質を励起することによりレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光を全反射鏡及び出力鏡により共振、増幅させて出力鏡から出力し得るようにしたレーザ共振器であって、前記全反射鏡と出力鏡との間には、出射されたレーザ光のゲインプロファイルにおける発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制すると共にゲインプロファイルにおける裾野部分での発振が生じるよう、波長選択素子を設けたものである。
【０００９】
請求項２のレーザ共振器においては、波長選択素子の両面に形成された反射面の間隔ｄは、波長選択素子の周波数に対する透過率特性の周期ＦＳＲをアプリケーション側から要求されるレーザ光の目標発振線幅と同じか若干大きめに設定し、ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｄ（ここで、ｃは光速、ｎは波長選択素子の反射面間の屈折率）により決定するものである。
【００１０】
請求項３のレーザ共振器は、レーザ媒質を励起することによりレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光を全反射鏡及び出力鏡により共振、増幅させて出力鏡から出力し得るようにしたレーザ共振器であって、前記全反射鏡の前記レーザ媒質側に所定の間隔を置いて部分反射鏡を設けることにより、出射されたレーザ光のゲインプロファイルにおける発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制すると共にゲインプロファイルにおける裾野部分での発振が生じるよう、波長選択素子を構成したものである。
【００１１】
請求項４のレーザ共振器においては、波長選択素子を形成する部分反射鏡と全反射鏡の反射面の間隔ｄは、波長選択素子の周波数に対する透過率特性の周期ＦＳＲをアプリケーション側から要求されるレーザ光の目標発振線幅と同じか若干大きめに設定し、ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｄ（ここで、ｃは光速、ｎは波長選択素子の部分反射鏡と全反射鏡との間の屈折率）により決定するものである。
【００１２】
本発明によれば、波長選択素子を設けることにより、レーザ光における発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制することができると共に、従来発振していなかった裾野部分での発振を生じさせることができ、従って、発振波長線幅が広がり、レーザ光の干渉性を低減させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明のレーザ共振器の実施の形態の一例で、図中、１はＮｄ−ＹＡＧロッド等のレーザ媒質、２はレーザ媒質１の光軸方向一端側に間隔を置いて配置した全反射鏡、３はレーザ媒質１の光軸方向他端側に間隔を置いて配置した部分反射鏡である出力鏡、４は全反射鏡２と出力鏡３との間に、光軸Ｌに対し所定の角度で傾斜するよう配置したエタロンである。エタロン４は、例えば厚さが約３ｍｍ程度の合成石英等の母材の両面に反射率Ｒがそれほど高くない部分反射鏡を形成したものであり、波長選択素子としてレーザ光の特定の波長を透過し得るようになっている。
【００１４】
次に、上記図示例の作動について説明する。
図示してない励起源によりレーザ媒質１が励起されると、レーザ媒質１からはレーザ光が出射されて、ある波長の部分はエタロン４を透過し、又、他の波長の部分は図１の点線で示すようにエタロン４で反射されてレーザ共振器外へ送出され、エタロン４を透過したレーザ光は全反射鏡２と出力鏡３との間で共振、増幅される。而して、レーザ光のエネルギが閾値を越えると、レーザ光は出力鏡３から出力される。
【００１５】
レーザ媒質１から出射されたレーザ光は図３に示すごとくになり、発振波長線幅Ｗ１は、アプリケーション側の要求により、例えば約５０ＧＨｚ程度である。
【００１６】
一方、エタロン４では波長選択が行われるが、レーザ光のエタロン特性は図４の実線に示すように、レーザ媒質１から出射されたレーザ光におけるゲインプロファイル１２のピーク近傍部分で透過率が低く、ゲインプロファイル１２の裾野部近傍で透過率が高くなるよう、波長特性が最適に調整されている。エタロン４の透過特性の調整は、エタロン４の光軸Ｌに対する傾き、エタロン４の温度、エタロン４の反射面の間隔、反射面間の媒質密度及び媒質圧力等を調整することにより行う。
【００１７】
本図示例におけるエタロン４の反射面間隔ｄは次のようにして決定する。すなわち、レーザ光の透過率特性の周期ＦＳＲ（図４参照）をアプリケーション側から決まる目標発振波長線幅と同一若しくは若干大きく設定し、［数１］により反射面間隔ｄを決定する。例えば、目標発振波長線幅が５０ＧＨｚで、これをレーザ光の透過率特性の周期ＦＳＲとした場合には、反射面間隔ｄは３ｍｍとなる。なお、ｃは光速、ｄはエタロン４の反射面間隔、ｎはエタロン４の反射面間の屈折率で、空気の場合は１である。
【数１】
ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｄ
【００１８】
通常は図３に示すように、出射されたレーザ光における発振波長域の中心部分（ピーク近傍部分）の利得の高い部分で強く発振が起こり、全体の利得を消費する。その結果、周辺部分（裾野部分）の利得の弱い部分では発振が抑制されて発振波長線幅Ｗ１が決定される。
【００１９】
しかるに、本図示例では、出射されたレーザ光のゲインプロファイル１２における発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制することができると共に、従来発振していなかった裾野部分において発振を生じさせることができるため、図３の実線で示す波形と図４の実線で示す波形が合成されて出力されたレーザ光は、図５に示すように発振波長線幅Ｗ２が広がり、レーザ光の干渉性を低減させることができる。
【００２０】
図２は本発明を実施する形態の他の例である。而して、本図示例の特徴とするところは、図１に示すエタロン４は設けず、且つ図１の全反射鏡２の位置に全反射鏡５ａを設けると共に、レーザ媒質１側に所定の間隔を置いて部分反射鏡５ｂを配置し、全反射鏡５ａ及び部分反射鏡５ｂによりエタロン５を構成した点である。エタロン５の反射面は光軸Ｌに対し直交している。
【００２１】
本図示例においては、レーザ媒質１から出射されたレーザ光はエタロン５側において、一部は部分反射鏡５ｂで反射されると共に残りは部分反射鏡５ｂを透過して全反射鏡５ａで反射する。このため、図４のごときエタロン特性が得られる。図４では、実線で示す左側の波形が、部分反射鏡５ｂにより得られたエタロン特性で、実線で示す右側の波形が全反射鏡５ａにより得られたエタロン特性である。
【００２２】
従って、本図示例においても、出射されたレーザ光における発振波長域のピーク近傍部分（図４のゲインプロファイル１２参照）の利得を抑制することができると共に、従来発振していなかった裾野部分において発振を生じさせることができ、従って、図５に示すように、発振波長線幅Ｗ２が広がり、レーザ光の干渉性を低減させることができる。
【００２３】
又、本図示例においてもエタロン５の全反射鏡５ａ及び部分反射鏡５ｂの反射面間隔ｄは次のようにして決定する。すなわち、レーザ光の透過率特性の周期ＦＳＲ（図４参照）をアプリケーション側から決まる目標発振波長線幅と同一若しくは若干大きく設定し、［数１］により反射面間隔ｄを決定する。例えば、目標発振波長線幅が５０ＧＨｚで、これをレーザ光の透過率特性の周期ＦＳＲとした場合には、反射面間隔ｄは３ｍｍとなる。
【００２４】
なお、本発明のレーザ共振器は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜４記載のレーザ共振器によれば波長選択素子を設けることにより、レーザ光における発振波長域のピーク近傍部分の利得を抑制することができると共に、従来発振していなかった裾野部分での発振を生じさせることができ、従って、発振波長線幅が広がり、レーザ光の干渉性を低減させることができる、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ共振器の実施の形態の一例の概要を示す側面図である。
【図２】本発明のレーザ共振器の実施の形態の他の例の概要を示す側面図である。
【図３】レーザ媒質から出射されたレーザ光の多重スペクトル放射の状態を示すグラフである。
【図４】レーザ光のエタロン特性を示すグラフである。
【図５】レーザ光の多重スペクトル放射とエタロン特性により得られる波形を合成して得られる発振波長線幅が広いグラフである。
【符号の説明】
１    レーザ媒質
２    全反射鏡
３    出力鏡
４    エタロン（波長選択素子）
５    エタロン（波長選択素子）
５ａ                全反射鏡
５ｂ                部分反射鏡
１２    ゲインプロファイル
ｄ    反射面間隔（反射面の間隔）
【図１】
2005019803.tif 000003
【図２】
2005019803.tif 000004
【図３】
2005019803.tif 000005
【図４】
2005019803.tif 000006
【図５】
2005019803.tif 000007